Europäische Partner arbeiten an nachhaltiger Mobilität und Ressourceneffizienz

Ende 2019 hat die Europäische Kommission den "European Green Deal" vorgestellt, mit dem die Europäische Union zu einer modernen, ressourceneffizienten und wettbewerbsfähigen Wirtschaft umgestaltet werden soll. Die wichtigsten Ziele sind dabei die Reduzierung auf null Netto-Treibhausgasemissionen bis 2050 und die Sicherstellung eines vom Ressourcenverbrauch entkoppelten Wirtschaftswachstums. Das Projekt HiEFFICIENT - eine vom Gemeinsamen Unternehmen ECSEL finanzierte Forschungs- und Innovationsmaßnahme - befasst sich direkt mit diesen Zielen, die im "European Green Deal" festgelegt sind, wobei der Schwerpunkt auf nachhaltiger Mobilität und Ressourceneffizienz liegt. Durch den Einsatz hochzuverlässiger und integrierter Wide-Bandgap (WBG)-Technologien in elektronischen Stromkreisen und Systemen elektrifizierter Fahrzeuge, Testsystemen und Ladeinfrastrukturen wird HiEFFICIENT die Entwicklung hin zu einem ressourceneffizienteren und kohlenstoffärmeren Verkehrssystem direkt unterstützen.

Im HiEFFICIENT-Projekt arbeiten 33 Partner aus 9 europäischen Ländern in diesem 3-jährigen Projekt mit einem Gesamtbudget von 41 Mio. € zusammen. Das Konsortium dieses Projekts ist eine hervorragende Kombination aus bekannten europäischen Industrieunternehmen und Forschungsinstituten, die entlang der gesamten Wertschöpfungskette angesiedelt sind, angefangen bei der Halbleiterindustrie bis hin zu den OEMs. Das Projekt wird von der AVL List GmbH koordiniert und startete am 1. Mai 2021. Im Rahmen von HiEFFICIENT werden die Partner an der nächsten Generation von WBG-Halbleitern im Bereich der intelligenten Mobilität arbeiten. Um diese Entwicklung und die Markteinführung in automobilen Anwendungen voranzutreiben, haben sich die HiEFFICIENT-Partner ehrgeizige Ziele gesetzt, um eine höhere Akzeptanz und den maximalen Nutzen beim Einsatz von WBG-Halbleitern zu erreichen:

• Reduzierung des Volumens um 40% durch Integration auf allen Ebenen (Komponenten-, Subsystem- und Systemebene),
• Erhöhung des Wirkungsgrads auf über 98% bei gleichzeitiger Reduzierung der Verluste um bis zu 50%,
• Erhöhung der Zuverlässigkeit des leistungselektronischen WBG-Systems, um eine Verbesserung der Lebensdauer um bis zu 20% zu gewährleisten.

HiEFFICIENT stützt sich auf 10 industrielle Anwendungsfälle (UCs). Dazu gehören u. a. modulare Wechselrichter mit verschiedenen Spannungsebenen (z. B. 48 V und 400 V), flexible On- und Multi-Use Off-Board-Ladegeräte für verschiedene Spannungsebenen, Mehrzweck-DC/DC-Wandler und Testsysteme für die Lebensdauerprüfung von Leistungselektronik. Diese UCs werden von OEMs und anderen Industriepartnern geleitet, die die Anforderungen und Spezifikationen für die geplanten Systeme festlegen. Die Projektarbeit beginnt auf Komponentenebene mit der Entwicklung von hochintegrierten GaN- und SiC-Bauelementen, gefolgt von einer multikriteriellen Designoptimierung und virtuellen Prototyping-Ansätzen. Die Vorteile von WBG-Halbleitern sind bekannt und wurden im jüngsten Projekt HiPERFORM (www.HiPERFORM.eu) nachgewiesen, das die Grundlage für die im Projekt HiEFFICIENT (www.HiEFFICIENT.eu) geplanten weiteren Entwicklungen bildet. Um das volle Potenzial der WBG-Halbleitertechnologien auszuschöpfen, sind jedoch auch technische Verbesserungen auf Komponentenebene sowie ein noch höherer Grad an Integration und Modularität der Leistungselektronik erforderlich. Eine hohe Integration bedeutet große Herausforderungen für das Wärmemanagement, die durch die Entwicklung fortschrittlicher Kühlungskonzepte angegangen werden müssen. Mit der Integration geht auch die Möglichkeit der Wiederverwendung durch Modularisierung einher. Dies wird dazu beitragen, identische Module für verschiedene Anwendungen zu verwenden und so die Kosten durch die Produktion großer Mengen zu senken. Auch die Wartungsfreundlichkeit dieser zukünftigen Systeme profitiert von einem solchen Paradigma. Die integrierten Komponenten werden mit noch mehr Mehrwertfunktionen, wie z. B. Sensorik, ausgestattet, um Selbstdiagnosefunktionen zu ermöglichen. Auf diese Weise wird HiEFFICIENT sowohl die Lebensdauer der Systeme verlängern als auch die Sicherheit der Benutzer erhöhen.

Letztendlich werden alle Kunden und Nutzer dieser Entwicklungen durch die nächste Generation der Leistungselektronik elektrifizierter Fahrzeuge erhebliche Vorteile in Bezug auf Zuverlässigkeit, höhere Effizienz und damit größere Reichweiten und geringere Betriebskosten erzielen. Durch eine verbesserte Akzeptanz und Nachfrage von Elektrofahrzeugen können das Ökosystem und die Arbeitsplätze in dieser Branche weiter wachsen und die europäische Position im globalen Wettbewerb stärken sowie die CO2-Emissionen im Sinne eines nachhaltigeren Verkehrs reduzieren.

Für weitere Informationen wenden Sie sich bitte an:
Projektkoordinator: Dr. Christoph Abart | AVL List GmbH | christoph.abart@avl.com

Acknowledgment:
Dieses Projekt wurde von ECSEL Joint Undertaking (JU) unter der Finanzhilfevereinbarung Nr. 101007281 finanziert. JU wird durch das Forschungs- und Innovationsprogramm Horizon 2020 der Europäischen Union sowie durch Österreich, Deutschland, Slowenien, die Niederlande, Belgien, die Slowakei, Frankreich, Italien und die Türkei unterstützt.